Довид Ласерна - На волне Вселенной. Шрёдингер. Квантовые парадоксы

• Название: На волне Вселенной. Шрёдингер. Квантовые парадоксы
• Автор: Довид Ласерна
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012
• ISBN: 2409-0069

Эрвин Шрёдингер сформулировал знаменитый мысленный эксперимент, чтобы продемонстрировать абсурдность физической интерпретации квантовой теории, за которую выступали такие его современники, как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг. Кот Шрёдингера, находящийся между жизнью и смертью, ждет наблюдателя, который решит его судьбу. Этот яркий образ сразу стал символом квантовой механики, которая противоречит интуиции точно так же, как не поддается осмыслению и ситуация с котом, одновременно живым и мертвым. Шрёдингер проиграл эту битву, но его имя навсегда внесено золотыми буквами в историю науки благодаря волновому уравнению — главному инструменту для описания физического мира в атомном масштабе.

Прим. OCR: Врезки текста выделены жирным шрифтом. Символ "корень квадратный" заменен в тексте SQRT().

---

«Вмешался мой ангел-хранитель: внезапно Черновцы больше не были частью Австрии. Все осталось на бумаге. Я вынужден был остаться верным теоретической физике и, к моему большому удивлению, время от времени собирал ее плоды».

Глава 2 Волновое уравнение

Брешь, пробитая Эйнштейном и Планком в здании классической детерминированности, расширялась по мере того, как прогрессировала квантовая механика. В тот момент, когда растерянность достигла своего пика, Гейзенберг предложил отказаться от любых интуитивных представлений об атоме, а Шрёдингер положил на стол классическое уравнение, которое, казалось, вернет смысл физике.

Мы никогда не узнаем точное число погибших в Первой мировой войне, но оно оценивается примерно в 10 миллионов, не считая раненых и искалеченных солдат. Однако потери семьи Шрёдингера связаны не с войной, а с лишениями послевоенного времени. Двум гордым империям, немецкой и австровенгерской, которые держали мир в страхе в течение четырех лет, пришлось пережить крайне болезненный период. Кайзер Вильгельм II отправился в изгнание в Нидерланды, променяв свою страсть к военной стратегии на садоводство, а молодой император Карл I был сослан на остров Мадейра, где заболел пневмонией и умер. До весны 1919 года Австрия подвергалась продовольственному эмбарго, наложенному союзниками, и население встало на грань голодной смерти. Шрёдингер пытался найти убежище от нужды в аскетизме древней индуистской мудрости, но позже, в возрасте 73 лет, так вспоминал эти годы: 

«Война принесла нам, жителям Вены, неспособность удовлетворять даже основные потребности. Голод был наказанием, выбранным победоносной Антантой, чтобы отомстить ее врагам за бесконечные нападения подводных лодок. Голод свирепствовал по всей стране, за исключением ферм, куда мы отправляли наших бедных женщин просить яиц, масла и молока. В обмен они предлагали прекрасные вещи (одежду ручной работы, юбки и так далее), но несмотря на это их высмеивали и обращались с ними как с нищенками». 

Семья дошла до того, что начала пользоваться бесплатными обедами для бедняков — воплощением искусства готовить из ничего. Но в таких столовых они могли встречаться со старыми знакомыми, и эти встречи, пожалуй, были главными социальными событиями в Вене в то время. Даже всегда веселая и энергичная молодежь, вернувшаяся с фронта, чувствовала изнурение, а сам Шрёдингер после заражения легочной инфекцией страдал от туберкулеза.

Великолепное здание, приобретенное дедом Бауэром в самом центре первого округа Вены, разрушалось. Из-за отключенного газоснабжения квартира в пятом округе была погружена в холод и темноту. Заядлый читатель Рудольф боролся с потемками, устанавливая в своей библиотеке рудничные лампы, но они не только освещали полки с книгами, но и источали нестерпимое зловоние. Георгина до войны перенесла сложную хирургическую операцию в связи с раком молочной железы и никак не могла восстановиться. Рудольф, которому было уже за 70, быстро слабел. Завод, которому он посвятил всю свою жизнь, прекратил работу. Ему становилось все труднее преодолевать пять лестничных пролетов, отделявших квартиру от улицы. Отец Шрёдингера умер в канун Рождества 1919 года — он мирно скончался перед ужином, сидя в своем кресле-качалке.

Шрёдингер так никогда и не избавился от чувства вины из-за того, что он постоянно стремился сбежать из родного дома с его гнетущей атмосферой. 

«Даже если я отказываюсь это признать, я способен на такое и сегодня: в этот вечер я, как и в предыдущие недели, оставил свою мать одну с безнадежно больным человеком. При этом я понимал, как важен для нее этот праздник, я знал, что мой отец отмечает его последний раз. Поэтому сегодня Рождество не наполняет меня нежностью, и вообще я не жду от него ничего хорошего. Этот праздник прежде всего напоминает мне об уклонении от ответственности». 

Угрызения совести долго после этого терзали молодого человека. Его одолевали кошмары, в которых он распродавал библиотеку отца и научное оборудование.

В эти годы Шрёдингер посвятил себя изучению восприятия цвета. Возможно, вызвано это было влиянием Шопенгауэра, который, посетив Гёте в Веймаре, закончил сочинение о физиологии зрения и присутствовал на оптических экспериментах поэта и исследователя. Этой же темой занимался и Физический институт Вены, в частности Экснер — учитель и один из руководителей экспериментов Шрёдингера — и Фридрих Кольрауш. Эта дисциплина, находящаяся на пересечении науки и искусства, очень заинтересовала молодого ученого, поскольку давала возможность проверять свои ощущения экспериментальными данными. Так появилась работа под названием «Основные принципы метрики цветов в дневном свете».

Но не только лаборатория уберегала ученого от тягот окружающей жизни. К этому времени он очень сблизился с Аннемари Бертель. Через какое-то время после трагического Рождества Шрёдингеру предложили должность профессора на кафедре теоретической физики в его университете. Но положенного жалования катастрофически не хватило бы на то, чтобы содержать семью, а ведь Шрёдингеру было уже 32 года и он твердо решил жениться. Аннемари работала секретарем генерального директора крупной страховой компании, и ее месячная зарплата была больше годового вознаграждения, предложенного университетом. Конечно же, Эрвин отклонил это предложение, и пост вновь достался его другу Гансу Тиррингу.

Сам Шрёдингер в поисках финансовой стабильности решил покинуть родную Вену и отправился в Германию, которая меньше Австрии пострадала от послевоенной инфляции. Основной мотивацией ученого была финансовая, но эта перемена декораций принесла его работе огромную пользу. Шрё- дингер встретился с другими учеными, не входящими в его комфортный венский круг и потому проявлявшими большую критичность. Полученный импульс привел ученого в авангард науки. Первые шаги в Берлине он сделал в качестве ассистента Макса Вина в Йенском университете весной 1920 года. Его сопровождала Аннемари, ставшая его женой 24 марта этого же года.

Кажется, что огонь их медового месяца погас еще до истечения первого года совместной жизни. Некоторые предполагали, что причиной этому было бесплодие Аннемари, другие считали, что чета Шрёдингеров имеет абсолютно несовместимые характеры. Хотя сами супруги этого, казалось, не осознавали. Аннемари не имела научного образования и была мало склонна к поэтическому или философскому самоанализу. Она любила музыку, которая вызывала тайную неприязнь у Эрвина, убежденного в том, что именно музицирование могло стать причиной рака у его матери, которая часто играла на скрипке. Аннемари мечтала о пианино, но Шрёдингер всеми силами противился этому. Часто казалось, что пара находится на грани развода, но до этого так и не дошло. Постепенно Шрёдингеры убедились, что хотя их отношения не укладываются в романтический идеал, они все равно могут быть прекрасными. Они решили воспользоваться всеми удобствами буржуазного брака — проверенного и эффективного института — и утолять страсть в другом месте. Оба пускались в авантюры, но в итоге всегда возвращались друг к другу, чтобы укрыться от урагана чувств внешнего мира. Аннемари и Эрвин были друзьями и соучастниками — роли, далекие от мелодрамы, но, тем не менее, прекрасные.

Однажды Аннемари призналась общему другу: «Мне было бы намного легче жить с канарейкой, чем со скаковой лошадью, но я предпочитаю скаковую лошадь». Она никогда не скрывала своего восхищения мужем и приложила много усилий, чтобы создать ему комфортные условия, в которых он мог посвятить себя работе. Шрёдингер принял эту жертву с индуистской отрешенностью: «Цель мужчины — сохранять и развивать свою карму. У женщин цель похожая, но несколько иная: она состоит, если можно так выразиться, в построении жилища, принимающего карму мужчины». Без сомнения, Аннемари очень помогла Эрвину с реализацией его кармы.

Шрёдингер женился на Аннемари Бертель перед отъездом в Вену, 24 марта 1920 года.

Фото со свадебного приема. Сидящие, слева направо: пара Кольрауш (Вилма и Фридрих), Аннемари и Эрвин.

Едва Шрёдингер оставил родной дом, как его начали преследовать семейные несчастья. Инфляция уничтожила наследство деда Бауэра, и он был вынужден перебраться в квартиру своей дочери. Сама Георгина тоже страдала от финансовых неурядиц, и при этом у нее начался рецидив рака. Шрёдингер всегда помнил о невзгодах, которые пережила его мать, поэтому перед смертью завещал небольшое состояние Аннемари. Однако в 1920 году его средств было недостаточно, чтобы поддерживать вдовствующую мать. Все, что он мог сделать, — это время от времени принимать ее у себя и видеть, как болезнь подтачивает ее силы. В апреле 1921 года, на 85 году жизни, умер дед Шрёдингера, Александр Бауэр, а в сентябре за ним последовала и Георгина. Так завершился тяжелый для семьи период.